Wie viele andere Stoffe, die über einen relativ weiten Temperaturbereich als Flüssigkeit existieren, kann auch Wasser neben der kristallinen Festkörperform ? dem gewöhnlichen Eis ? eine amorphe, “glasartige” Festkörperform ausbilden. Doch anders als bei den meisten anderen Stoffen gibt es beim Wasser keinen “Glasübergang”: Die amorphe Eisform schmilzt nicht direkt, sondern verwandelt sich vorher in die kristalline Form. Das berichtet ein dänisch-amerikanisches Forscherteam im Fachmagazin Nature (Bd. 427, S. 717).
Während die Atome in kristallinen Festkörpern in einem regelmäßigen Kristallgitter angeordnet sind, sind sie in der amorphen Form vollkommen ungeordnet. In der Regel entstehen diese amorphen Formen dadurch, dass eine Flüssigkeit sehr schnell abgekühlt wird. Den Atomen bleibt dann vor dem Erstarren einfach keine Zeit mehr, sich zu einem Gitter zu formieren.
Vor etwa zwanzig Jahren hatten Forscher unter bestimmen Bedingungen eine Änderung der Wärmekapazität des Wassers beobachtet, die auf die Existenz eines Glasübergangs hindeutete. Durch Vergleich mit den Glasübergängen anderer Stoffe haben Yuanzheng Yue von der dänischen Aalborg-Universität und Austen Angell von der Arizona State University jetzt herausgefunden, dass es sich bei dieser Beobachtung um eine Art “Fata Morgana” handeln muss.
Yue und Angell zufolge wird die einem Glasübergang ähnlich sehende Wärmekapazitätskurve durch den Prozess verursacht, der den angeblichen Glasübergang erst zutage förderte ? nämlich ein Erhitzen und anschließendes Wiederabkühlen des Wassers. “Der tatsächliche Glasübergang kann in keinem Experiment sichtbar gemacht werden. Denn ? wie viele von uns bereits vermutet hatten ? Wasser kristallisiert, bevor der Glasübergang eintreten kann”, sagt Angell.
Zu den ? je nach Zählweise ? etwa vierzig Anomalien des Wassers gesellt sich damit eine weitere. Wasser bleibt konsequent anomal ? was es vielen Forschern zufolge zur Grundlage des Lebens macht.
Axel Tillemans
